[发明专利]制备高性能卤水提锂吸附剂的方法及其制备的吸附剂

说明书

技术领域

本发明涉及吸附剂技术领域，尤其是涉及一种制备高性能卤水提锂吸附剂的方法。本发明还涉及通过该方法制备的吸附剂。

背景技术

锂及其化合物以其优异的性能而广泛应用于电子、冶金、化工、医药、能源等领域，其在国民经济和国防建设中具有重要的战略地位，被誉为“21世纪新能源”。

在20世纪80年代中期以前，世界各国主要以锂矿石为原料生产锂盐。该方法历史较长、工艺较成熟，但能耗较高，在一定程度上会污染环境，且锂矿石资源日益匮乏，越发显示出其局限性。另一方面，盐湖卤水中锂资源储量丰富，且成本低于矿石锂的开采，随着南美洲巨大盐湖卤水锂资源的勘探开发，盐湖提锂逐渐成为发展趋势。

我国是锂资源大国，储量位居世界前列。其中，青海和西藏的盐湖锂资源储量占总储量85%以上。一般而言，盐湖卤水中镁锂比值的高低决定着利用卤水资源生产锂盐的可行性以及锂盐产品的生产成本和经济效益。尽管国外卤水提锂已占锂来源的80%以上，但我国锂盐生产仍以锂辉石等矿石为主，盐湖卤水提锂应用较少。其主要原因是我国盐湖卤水品位较低，大多具有较高的镁锂比，而镁和锂在元素周期表中处于对角位置，两者化学性质极其相近，给锂资源的开采带来了困难。

从盐湖卤水中提锂的方法主要有沉淀法、煅烧浸出法、溶剂萃取法、膜分离法、吸附法等。其中，沉淀法工艺简单、成本较低，适用于低镁锂比的盐湖卤水中提锂。目前，SQM、FMC和Chemetall三家国际知名的锂产品公司，主要采用沉淀法从盐湖卤水中提锂，其控制的盐湖自然禀赋较好、镁锂比较低。但该方法在镁锂比较大时会造成用碱量过大和锂盐损失严重。煅烧浸出法工艺简单，但水合氯化镁较难完全分解，且生成的氯化氢气体对设备腐蚀性大，需要蒸发较大的水量，工艺能耗较高。溶剂萃取法，适于从高镁锂比的卤水中提锂，但工艺流程长，存在设备腐蚀和溶损问题，使成本显著增加。膜分离法，成本高，不易工业化。吸附法具有工艺简单、回收率高、环境友好等优点。显然，对于我国低品位盐湖而言，吸附法是最具应用前景的方法。

近年来，对吸附法提锂研究报道较多的是采用无机吸附剂，主要有锰系吸附剂、铝系吸附剂、钛盐吸附剂和复合锑酸盐吸附剂。其中，锰系和铝系吸附剂研究相对较多。锰系吸附剂是预先引入锂离子，形成锂锰复合氧化物，再用酸将其中的锂离子浸出后形成对锂具有高效吸附性能的锂离子筛吸附剂，吸附饱和后，用酸进行洗脱。铝系吸附剂是基于铝盐沉淀法提锂的原理而研制出的一种吸附剂，此类高活性锂吸附剂为一种层状双金属氢氧化物（LiCl·nAl(OH)3·mH2O），其提锂原理是利用其特殊的内部结构，在吸附锂过程中将较大的碱金属及碱土金属离子阻隔在外，从而实现镁锂的高效筛分。而且，吸附饱和后，可用水直接洗脱，不引人其它杂质，运行成本低。然而，此类吸附剂通常由共沉淀形成的晶体聚集成不稳定颗粒，多为粉末状，从而机械强度差、溶损率高。为此，通常需要对此类吸附剂造粒。目前公知的造粒方法是采用活性氢氧化铝粉末、氯化锂固体、高分子物质和有机溶剂混合，通过挤压造粒而成，由于固体间的反应效率低，挤压造粒孔隙率低等因素，所制备的吸附剂活性显著下降，溶损率仍较高。

美国专利US4221767公开了将LiCl·2Al(OH)3·nH2O负载于阴离子交换树脂中的方法。具体方法是先在树脂孔道内富集铝离子，再在孔道内沉淀氢氧化铝，然后用氢氧化锂与树脂内氢氧化铝反应，最后再转型为LiCl·2Al(OH)3·nH2O。该方法解决了活性无机颗粒的负载问题，保持了其提锂活性，但是阴离子交换树脂的孔容和比表面积比较低。因此，活性无机颗粒的负载量比较低，从而影响提锂容量。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备高性能卤水提锂吸附剂的方法，它具有制得的吸附剂对锂吸附速度快、吸附容量大、选择性高、性能稳定、使用寿命长的特点。本发明还公开了通过该方法制备的吸附剂。

本发明所采用的第一个技术方案是：制备高性能卤水提锂吸附剂的方法，包括以下步骤：

（1）水相中加入分散剂和NaCl，在室温下，搅拌至溶解，其中，该分散剂和NaCl的质量比分别为0.5-2.0%和5-22%；

（2）油相由反应物与致孔剂组成，该反应物与该致孔剂的质量比为2:1-1:2，其中，该反应物包括单体与交联剂，该单体与交联剂的质量比为1:3-3:1；

（3）在步骤（2）形成的油相中加入质量比为0.1-2%的引发剂，室温下搅拌至完全溶解；

（4）在步骤（3）形成的油相中加入粒径为0.01-1μm的氢氧化铝粉体，该氢氧化铝粉体与反应物的质量比为1:5-1:1；